ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΗ ΤΗΣ ΣΚΟΝΗΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΣΑΧΑΡΑ ΣΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΩΝ ΕΙΚΟΝΩΝ ΚΑΙ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΩΝ ΜΟΝΤΕΛΩΝ ΠΡΟΓΝΩΣΗΣ

Από RemoteSensing Wiki

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Το Εργαστήριο Τηλεπισκόπησης και ΣΓΠ του Πανεπιστημίου Αιγαίου σε συνεργασία με την Ομάδα Ατμοσφαιρικών μοντέλων και Πρόγνωσης Καιρού του Πανεπιστημίου Αθηνών, έχουν κάνει μια πρωτοποριακή έρευνα στην ανίχνευση της σκόνης από την Έρημο Σαχάρα χρησιμοποιώντας δορυφορικές εικόνες του δορυφόρου της ΝΟΑΑ AVHRR και αναπτύσσοντας αριθμητικά μοντέλα πρόγνωσης. Tα μοντέλα αυτά χρησιμοποιούνται επιχειρησιακά τα τελευταία χρόνια και οι προγνώσεις διατίθενται καθημερινά από τη διεύθυνση http://forecast.uoa.gr. Η μεθοδολογία που χρησιμοποιείται καθώς και τα αποτελέσματα της έρευνας αυτής παρουσιάζονται στην παρούσα εργασία. Έμφαση δίνεται στις τηλεπισκοπικές μεθόδους που ξεκινούν από μια απλή ενίσχυση της εικόνας μέχρι τη χρήση αριθμητικών μοντέλων μεταφοράς ακτινοβολίας μέσω της ατμόσφαιρας και εκτίμηση της οπτικής πυκνότητας με μοντέλα όπως είναι ο κώδικας 6S. Η χαρτογράφηση της σκόνης βρίσκεται σε ένα γενικότερο ερευνητικό πεδίο που ασχολείται με τη χαρτογράφηση των αεροζόλ στην ατμόσφαιρα για το λόγο αυτό μετρήσεις οπτικής πυκνότητας των αεροζόλ από σταθμούς του συστήματος Aeronet συγκρίνονται με αποτελέσματα της ανάλυσης δορυφορικών εικόνων.

ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ

Τα επόμενα βήματα απαιτούνται προκειμένου να γίνει επεξεργασία των εικόνων NOAA - AVHRR για την παραγωγή και δημιουργία χαρτών σκόνης.

1. Βαθμολόγηση καναλιών.

2. Υπολογισμός των φαινόμενων θερμοκρασιών για τα κανάλια 3, 4 και 5.

3. Μοντέλο επεξεργασίας εικόνας για την παραγωγή ποιοτικών χαρτών σκόνης.

4. Διόρθωση γεωμετρικών παραμορφώσεων της εικόνας.

5. Παραγωγή χαρτών σκόνης.

Η κατάσταση των αισθητήρων του δορυφορικού δέκτη επιδεινώνεται με το χρόνο και έτσι τα δεδομένα που παράγονται χάνουν μέρος της αξιοπιστίας τους και πρέπει να διορθωθούν. Τα κανάλια 1 και 2 μετασχηματίζονται σε τιμές ακτινοβολίας (Paronis D., & J. N. Hatzopoulos 1997). Ο μετασχηματισμός βασίζεται σε τύπους βαθμονόμησης μετά την πτήση που δίνουν albedo (%), (Rao et Al, 1996), οι διορθωμένοι συντελεστές διόρθωσης λαμβάνονται από τον ιστόχωρο NOAASIS. Για το NOAA 14 οι σχετικές εξισώσεις που προτείνονται από τη NOAA είναι:

Ch1: L = (0.000118d + 0.557) * (C – 41)

Ch2: L = (0.000122d + 0.423) * (C – 41)

Όπου το L είναι η τιμή της ακτινοβολίας στο δορυφόρο, C είναι η ακατέργαστη ψηφιακή τιμή του εικονοστοιχείου, d εκφράζει τις ημέρες μετά από την εκτόξευση (d = 0 για τις 30 Δεκεμβρίου 1994). Οι τιμές ακτινοβολίας στο δορυφόρο μετατρέπονται σε τιμές albedo (A) από την εξίσωση Α = L/F, όπου το F είναι η εξωγήινη ηλιακή ακτινοβολία που ενσωματώνεται πάνω από την καμπύλη απόκρισης των καναλιών. Τα κανάλια 3, 4 και 5 βαθμονομούνται χρησιμοποιώντας την εν πτήσει βαθμονόμηση (Paronis D., J. N. Hatzopoulos, and K. Soultatis, 1997). Οι ακατέργαστοι ψηφιακοί αριθμοί μετασχηματίζονται σε τιμές λαμπρότητας θερμοκρασίας σε μια διαδικασία δύο βημάτων:

(a) Η φαινόμενη ακτινοβολία υπολογίζεται με τη χρήση των συντελεστών βαθμονόμησης που παίρνονται από κάθε 100η γραμμή από τα στοιχεία που στέλνει ο δορυφόρος και

(b) Η λαμπρότητα της θερμοκρασίας υπολογίζεται από το νόμο του Plank.

Η βαθμονομημένη εικόνα εισάγεται σε ένα μοντέλο επεξεργασίας εικόνας, το οποίο ανιχνεύει τις επιφάνειες νεφών και εδάφους.

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Τα αποτελέσματα αφορούν τις ημερομηνίες από 19/4/1997 μέχρι και 22/4/1997. Στο Σχήμα 1 δίνονται αποτελέσματα από την επεξεργασία της δορυφορικής εικόνας του NOAA – AVHRR για την ημερομηνία 19/04/1997, 11:45 UTC. Ένα από τα σημαντικά προβλήματα για τις εικόνες NOAA είναι η αντανάκλαση από το νερό του ήλιου (Sun-glint). Το πρόβλημα αυτό έχει ιδιαίτερη ένταση κατά τη διάρκεια της ανοιξιάτικης και θερινής περιόδου και μπορούν να οδηγήσουν στα λανθασμένα συμπεράσματα. Ένα άλλο ιδιαίτερο πρόβλημα είναι η νεφοκάλυψη.

Πηγή:Χατζόπουλος Ιωάννης,Χωριατέλλη Χρυσομάλλη,Καντζάς Παντελής,ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΗ ΤΗΣ ΣΚΟΝΗΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΣΑΧΑΡΑ ΣΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΩΝ ΕΙΚΟΝΩΝ ΚΑΙ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΩΝ ΜΟΝΤΕΛΩΝ ΠΡΟΓΝΩΣΗΣ